乙烯刺激造就超級秧苗

與其他生物一樣，植物也會承受壓力。諸如高溫和干旱之類的情況會對植物造成壓力。當面臨壓力時，植物的個頭可能會減小，或者“生產力”降低。為了解決農作物承壓的問題，科學家一直在嘗試通過基因修飾讓農作物變得更堅韌。

一個兩難問題

然而，通過基因修飾而產量變得更高的農作物，承壓能力卻下降了，原因是：它們把更多能量投入生長，用來抵御壓力的能量自然就減少了。與此相似，提高農作物的承壓能力會導致農作物產量降低，這是因為農作物用于抵御壓力的能量增多，用于生長的能量就減少了。這樣一來，有效提高農作物產量其實并不容易。

植物不能移動，因此無法避開像高溫和干旱這樣的壓力條件。植物從環境中接收光線和溫度等信號，以此調節自己的生長、發育和承壓能力。作為這種調節的一部分，植物會產生多種激素來讓自己適應環境。

一個暗室實驗

100多年前，科學家發現乙烯是一種氣態的植物激素。從那以后，科學家發現他們所研究的所有陸地植物都會產生乙烯。除了控制生長和應對壓力，乙烯也參與葉片在秋天變色和刺激果實成熟等其他過程。

一個科學團隊致力于探索植物及細菌怎樣感知乙烯，以及乙烯怎樣與其他激素共同作用來調節植物發育。該團隊最近進行實驗，觀察種子在暗室里（因為種子通常都在地下）發芽的情況。在有利的條件下，種子會從蟄伏狀態變成幼苗。種子發芽是植物生命中的一個重要階段。

在該實驗中，科學家將某種植物的種子分成兩組，其中一組多日暴露在乙烯中，另一組不做任何處理。隨后，他們把兩組幼苗放在陽光下，讓它們長到成熟，并獲取兩組的種子做進一步的實驗。

一個意外的發現

數日后，科學家意外地發現，乙烯暴露組的秧苗比那些未曾暴露在乙烯中的種子萌發的秧苗大得多。不僅如此，這些秧苗的根系也更發達、更復雜。后續觀察發現，這些植物在整個生命期中都長得更快。

那么，這是否僅僅是個例？為尋找答案，科學家又測試了短期乙烯接觸對番茄、黃瓜和小麥等多種農作物種子發芽的影響，結果都一樣。

這項研究的結果之所以讓人驚喜，還在于短期的乙烯接觸讓農作物抵御高鹽度、高溫和低氧等壓力條件的能力也增強了。

短期刺激對生長和壓力耐受的長期性影響，經常被稱為“激發效應”。為觀察在植物的不同年齡和階段對植物進行激發（刺激）的結果，科學家進行了多項研究。其中，用多種化合物和壓力條件對種子進行激發的實驗進行得最多，原因是：不僅這類實驗更容易進行，而且實驗成功后，其結果可被應用于農業。

一種可能的解釋

在上述最新的乙烯刺激實驗后，該團隊一直試圖查明乙烯刺激對植物個頭和承壓能力產生影響的內在機制。雖然尚未查明，但他們提出了一些可能的解釋。

一種解釋是， 乙烯刺激會促進植物的光合作用，即植物利用光能來生產有機物的過程。光合作用的一部分是碳固定，即植物從大氣中吸收二氧化碳，并且把二氧化碳分子作為構建單元來生產有機物。該團隊的研究表明，乙烯刺激會導致碳固定大大增加，這說明植物從大氣中吸收的二氧化碳大大增加了。

在光合作用大大增強的同時，植物全身的碳水化合物水平也大大提高，其中包括淀粉，而淀粉是植物的能量存儲單元。淀粉分子越多，植物生長越好，承壓能力也越強。

這項新研究證明，種子在發芽期間的環境條件會對植物有深遠的影響，其中包括在增大植物個頭的同時增強植物的抗壓能力。探明這種影響的背后機制很重要，因為由此就可能同時提高農作物的產量和承壓能力，而這對解決世界糧食危機意義重大。